Fotoelektriske effekter – problemer og løsninger
1. Den korrekte påstand om den fotoelektriske effekt er …
A. Kan forklares ved at betragte lys som en bølge
B. Elektroner frigivet af metaloverfladen vil falde, hvis lysfrekvensen stiger
C. Lysintensiteten påvirker ikke energien fra elektroner, der kommer ud af metaloverfladen.
D. Den fotoelektriske effekt forekommer i det infrarøde område
E. Den fotoelektriske effekt vil opstå, når metallets lysintensitet er stor
Løsning
A. Den fotoelektriske effekt kan forklares ved at betragte lys som en partikel, ikke som en bølge. Lysenergi fordeles ikke kontinuerligt, når bølgerne bevæger sig, men er små pakker kaldet fotoner, også kendt som lyskvanter (forestil dig det bare som regnvand).
B. Hvis lysets frekvens stiger, øges antallet af elektroner, der kommer ud af metaloverfladen. Når lysets frekvens stiger, øges lysets energi. Jo mere energi der absorberes, desto flere elektroner kommer der ud af metaloverfladen.
C. Lysintensiteten svarer til hastigheden af energiudsendelsen eller lysenergiens hastighed på metaloverfladen. Forstørret lysintensitet betyder ikke, at lysenergien er forstørret. Fotonenergien (E = hf) afhænger af frekvensen (f) eller bølgelængden og Plancks konstant (h).
D. Fotoelektrisk effekt forekommer ved frekvensen eller bølgelængden af ultraviolet lys, også kendt som ultraviolette stråler. Den ultraviolette frekvens er den tærskelfrekvens, hvor fotonenergien er i stand til at frigive elektroner fra metaloverfladen. Den infrarøde frekvens kan ikke skyldes en for lille frekvens, da den ellers kan frekvensen af røntgen- og gammastråler skyldes en højere frekvens end ultraviolet.
E. Lysets intensitet påvirker ikke den fotoelektriske effekt
Det rigtige svar er C.
2.
(1) Den fotoelektriske effekt kan forklares ved at antage, at lys består af energipakker
(2) Den fotoelektriske effekt kan bevise, at lys kan opføre sig som en bølge
(3) Elektronenergien, der kommer ud af metaloverfladen, afhænger af frekvensen
(4) Den fotoelektriske effekt forekommer i nærheden af det infrarøde område
Den sande påstand om den fotoelektriske effekt er ...
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (1) og (4)
D. (2) og (3)
E. (2) og (4)
Løsning
Det rigtige svar er B.
[irp]
3.
(1) Elektronernes frigørelse fra metallet bestemmes af bølgelængden af det indkommende lys.
(2) Intensiteten af det indkommende lys garanterer ikke fjernelse af elektroner fra metaloverfladen.
(3) Under tærskelfrekvensen forbliver elektronerne ude af metallet, da intensiteten af det indkommende lys forstørres.
Den korrekte påstand vedrørende den fotoelektriske effekt er ...
Løsning
Udsagn (1): Dette udsagn er sandt. Hvis den udkommende bølgelængde er mindre end metallets tærskelværdi, frigives elektronerne ikke.
Udsagn (2): Dette udsagn er sandt. Elektronernes udgang fra metaloverfladen afhænger af frekvensen eller bølgelængden eller lysenergien.
Udsagn (3): Dette udsagn er falsk. Elektroner kommer ud af metal, hvis lysfrekvensen er større end metallets tærskelfrekvens. Fraværet af elektroner fra metaloverfladen afhænger af lysets energi snarere end af lysets intensitet. Lysenergi afhænger af frekvens eller bølgelængde (E = hf). Lysets intensitet er relateret til den hastighed, hvormed lysenergien udsendes.
4.
(1) Elektroner kan forlade metaloverflader, når metal udstråles af elektromagnetiske bølger.
(2) Elektronernes frigørelse fra metaloverfladen afhænger af frekvensen af det indkommende lys.
(3) Arbejdsfunktionen for hvert metal er den samme
Den korrekte påstand vedrørende den fotoelektriske effekt er ...
Løsning
Udsagn (1): Dette udsagn er sandt. Elektromagnetiske bølger består af mange typer bølger, der har forskellige frekvenser eller bølgelængder. Kun elektromagnetiske bølger, der har en frekvens eller bølgelængde, der er større end tærskel- eller bølgelængdefrekvensen, kan fjerne elektroner fra metallet.
Udsagn (2): Dette udsagn er sandt. Hvis lysfrekvensen er mindre end metallets tærskelfrekvens, er elektronen uadskillelig fra metallet. Omvendt, hvis lysfrekvensen er større end metallets tærskelfrekvens, frigives elektronerne fra metallet.
Udsagn (3): Dette udsagn er falsk. Metalarbejdsfunktionen er det minimale arbejde eller den minimale energi, der kræves for at fjerne elektroner fra metaloverfladen. Arbejdsfunktionen for hvert metal afhænger af metallets egenskaber.
[irp]
5.
( 1) De elektroner, der udstråles i den fotoelektriske effekt, kaldes fotonelektroner.
(2) Den udstrålede elektronhastighed afhænger ikke af lysintensiteten, der påvirker metaloverfladen.
(3) Den kinetiske energi af de udsendte elektroner afhænger af energien af lysbølgerne på metaloverfladen.
(4) At fjerne elektroner fra en metaloverflade uafhængigt af tærskelfrekvensen (fo)
Den sande påstand om den fotoelektriske effekt er ...
Løsning
(1) Elektroner, der udstråles, kaldes fotoelektroner
(2) Den udstrålede elektronhastighed svarer til antallet eller antallet af elektroner, der udsendes over en periode. Hastigheden af udsendte elektroner påvirkes af lysintensiteten, hvor lysintensiteten er relateret til lystransmissionshastigheden. Lysintensiteten påvirker kun, når lysenergien er større end metallets tærskelenergi. Hvis lysenergien er mindre end metallets tærskelenergi, har lysintensiteten ingen effekt.
(3) Denne påstand er sand. Den kinetiske energi af de udsendte elektroner afhænger af energien af lysbølgerne på metaloverfladen. Elektronen frigives kun fra metallets overflade, når lysenergien er større end metallets tærskelenergi.
(4) Denne påstand er falsk. Hvis frekvensen af den indkommende lysbølge er mindre end den metalliske tærskelfrekvens, frigives elektronerne ikke. Så udladningen af elektroner afhænger af tærskelfrekvensen.
6.
(1) frekvensen af lys, der belyser katoden, skal være større end tærskelfrekvensen
(2) metalkatodens arbejdsfunktion er større end den lysenergi, der belyser katoden
(3) tærskelbølgelængden skal være større end bølgelængden af det lys, der skinner på katoden
(4) den kinetiske energi af elektroner, der frigives fra katoden, skal være større end tærskelenergien
For at fotoelektroner kan opfyldes:
Løsning
(1) Denne påstand er sand. Fotoelektrisk effekt opstår, når lysfrekvensen, der belyser katodemetallet, er større end katodemetallets tærskelfrekvens.
(2) Denne påstand er falsk. Arbejdsfunktionen er det minimale arbejde eller den minimale energi, der kræves for at frigive elektroner. For at fotoelektricitet kan forekomme, skal lysenergien være større end metalkatodens arbejdsfunktion.
(3) Denne påstand er falsk. Fotoelektrisk effekt opstår, når lysets bølgelængde belyser katoden, som er større end tærskelbølgelængden for metalkatoden.
(4) Denne påstand er sand. For at undslippe metallet skal elektronernes kinetiske energi være større end katodemetallets tærskelenergi.
De rigtige svar er (1) og (4).
[irp]
7. Bemærk følgende udsagn:
(1) Metallets arbejdsfunktion skal være mindre end den lysenergi, der belyser metalkatoden.
(2) Katodetærsklens energi er større end den lysenergi, der belyser katodemetallet
(3) Den kinetiske energi af elektroner, der frigives fra katoden, er altid større end katodegrænsens energi.
(4) Den kinetiske energi af elektroner, der frigives fra katodens overflade, er proportional med energien af lys, der belyser katoden.
Den præcise påstand om den fotoelektriske effekt er ...
Løsning
(1) Denne udtalelse er sand
(2) Denne påstand er falsk
(3) Denne udtalelse er sand
(4) Denne påstand er kun sand, hvis energien af det lys, der skinner på katoden, er større end katodemetallets tærskelenergi. Hvis lysenergien er mindre end metallets tærskelenergi, kan elektronerne ikke adskilles fra katodemetallets overflade.
[irp]
